CN2733624Y - 高精度气象观测天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度气象观测天线装置，它涉及通信领域中的一种气象雷达天线。它由馈源、扇形板、支架、波导、支臂、方位俯仰齿轮轴承、方位俯仰行星减速器、方位俯仰电机、方位俯仰箱体、方位俯仰齿隙调整机构、上下段圆筒、汇流环等部件组成。它采用扇形板背面筋梁的横向定位孔结构，行星减速器的小偏心安装结构及齿隙调整机构等设计实现天线加工的高精度和伺服控制更精确。且本实用新型还具有体积小，重量轻，性能好，安装调整维护方便等优点，特别适用作高精度的气象雷达天线装置。

Description

高精度气象观测天线装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域中的一种高精度气象观测天线装置，特别适用于作气象雷达天线装置。

背景技术

中国专利号为01270109、2、《高性能天气雷达天线伺服装置》专利中公开了一种气象雷达天线，这种雷达天线性能上虽然具有很多优点，但是随着对气象雷达技术的发展，特别对中等口径天线性能要求也不断提高，当天线工作在较高频率时，要实现低旁瓣、大功率，则要求天线精度更高。同时雷达扫描的快速和捕捉目标的准确性，则要求天线伺服驱动系统精度更精确，另外天线模块化、便于维护更换对天线结构也要求更高，鉴于上述各项要求，一般气象雷达天线其性能已满足不了气象雷达性能要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种天线加工精度更高、伺服控制系统更精确的高精度气象观测天线装置，且本实用新型还具有体积小，重量轻，性能好，安装调整维护方便等特点。

本实用新型所要解决的问题由下列技术方案实现：

它包括馈源1、第一波导2、馈源支杆3、扇形板4、第二波导5、背架支杆6、中心支架7、俯仰支臂8、俯仰齿轮轴承9、方位行星减速器10、方位电机11、汇流环12、俯仰箱体13、上段圆筒14、下段圆筒15、方位旋转关节16、方位齿轮轴承17、俯仰齿隙调整机构18、方位齿隙调整机构19、方位箱体20、俯仰行星减速器21、俯仰电机22，其中第一波导2一端口与馈源1入端口用紧固件固定连接、另一端口与第二波导5一端口用紧固件固定连接，第二波导5另一端口通过俯仰旋转关节、波导管连接后再与方位旋转关节16固定连接，方位旋转关节16用螺栓固定在上段圆筒14底板上，第一波导2下端波导管用紧固件固定在扇形板4上端面上、馈源支杆3上端用紧固件与馈源1连接、下端用紧固件固定在扇形板4上端面上支撑馈源1，扇形板4上端部背面环向筋梁用紧固件相互连接、下端部用紧固件固定与中心支架7上法兰连接构成反射面结构，扇形板4背面纵向筋梁用紧固件与背架支杆6一端固定连接，背架支杆6下端用紧固件与中心支架7下法兰固定连接支撑扇形板4，中心支架7下法兰用紧固件与俯仰支臂8固定连接，俯仰箱体13两侧壁固定俯仰齿轮轴承9，俯仰齿轮轴承9轴上固定安装在俯仰中支臂8，俯仰行星减速器21输出齿轮与俯仰齿轮轴承9的齿轮啮合连接，俯仰电机22轴与俯仰行星减速器21输入轴连接，俯仰行星减速器21、俯仰电机22用螺栓安装在俯仰箱体13内，俯仰齿隙调整机构18一端用紧固件固定在俯仰箱体13上、另一端与俯仰行星减速器21固定连接，俯仰箱体13底部通过转台用螺栓固定在方位齿轮轴承17轴端上，方位齿轮轴承17安装在方位箱体20上，方位电机11轴与方位行星减速器10输入轴连接，方位行星减速器10输出齿轮与方位齿轮轴承17的齿轮啮合连接，方位行星减速器10、方位电机11用螺栓固定在上段圆筒14内，方位箱体20用螺栓固定在上段圆筒14上，方位齿隙调整机构19一端用螺栓固定在方位箱体20上、另一端与方位行星减速器10固定连接，上段圆筒14下端用螺栓与下段圆筒15固定连接，汇流环12为空腔结构，两端安装轴承，外壳用螺栓固定在上段圆筒14支架上。

本实用新型扇形板4背面纵向筋梁加工成工字形背筋23结构，工字形背筋23铆装在扇形板4背面，工字形背筋23腹板上加工横向定位孔24结构，背架支杆6用螺栓通过横向定位孔24与工字形背筋23固定连接。

本实用新型方位行星减速器10或俯仰行星减速器21加工成小偏心安装结构，方位行星减速器10或俯仰行星减速器21输出齿轮与方位齿轮轴承17或俯仰齿轮轴承9的齿轮啮合齿隙通过方位齿隙调整机构19或俯仰齿隙调整机构18调整。

本实用新型馈源1采用大口径90°平面波纹喇叭制作。

本实用新型相比背景技术具有如下优点：

1、本实用新型扇形板4背面采用工字形背筋23和横向定位孔24结构，减少了筋梁数量，提高了天线加工装配精度，减轻了天线重量。

2、本实用新型方位俯仰行星减速器10、21采用了小偏心行星减速器，实现了体积小，重量轻，安装调整方便等特点，提高了传动效率。

3、本实用新型采用了方位、俯仰齿隙调整机构19、18结构，提高了伺服控制系统运转精度及准确性，馈源1采用大口径90°平面波纹嗽叭部件，使整个天线性能指标有很大的提高，实现了整个天线的高精度。

附图说明

图1是本实用新型的安装结构示意图。

图2是本实用新型扇形板4连接结构示意图。

具体实施方式

参照图1、图2，本实用新型它由馈源1、第一及第二波导2、5、馈源支杆3、扇形板4、背架支杆6、中心支架7、俯仰支臂8、方位及俯仰齿轮轴承9、17、方位及俯仰电机11、22、汇流环12、方位旋转关节16、方位及俯仰箱体20、13、上段及下段圆筒14、15、方位及俯仰行星减速器10、21、方位及俯仰齿隙调整机构19、18构成。其中第一波导2一端口与馈源1入端口用螺栓固定连接、另一端口与第二波导5一端口用螺栓固定连接，第二波导5另一端口通过俯仰旋转关节、波导管连接后再与方位旋转关节16连接，方位旋转关节16用螺栓固定在上段圆筒14底板上，第一、第二波导2、5及波导管作用是传输电磁波信号，实施例均采用BJ58型标准波导制作。方位旋转关节16及俯仰旋转关节作用是使连接波导能作方位、俯仰转动，实施例采用市售通用的波导方位俯仰旋转关节部件制作，第一波导2下端波导管用紧固件固定在扇形板4上端面上，使波导管作支撑馈源及固定。

本实用新型馈源1通过三根馈源支杆3支撑固定，使馈源1嗽叭口与扇形板4反射面相对安装，三根馈源支杆3下端用螺栓固定在扇形板4上端面上，实施例三根馈源支杆3其中一根采用第一波导2替用，其余两根采用与波导同样材料的铝管制作。馈源1采用大口径90°平面波喇叭制作，口面直径为一个波长，其优点是喇叭对主面边缘照射电平可达小于-15dB，第一旁瓣可达小于-29dB，提高了天线性能，实施例采用铜材料自制加工而成。

本实用新型扇形板4上端部背面环向筋梁用螺栓相互连接、下端部用螺栓固定在中心支架7上法兰板上构成反射面结构，实施例由12块扇形板4拼装后构成反射面，每块扇形板4采用2毫米厚的铝板在模胎上拉伸成型而成。扇形板4背面环向筋梁采用市售截面为80×30×3毫米的Z型铝材加工成Z型筋梁相互连接，背面纵向筋梁加工成工字形背筋23结构，工字形背筋23铆装在扇形板4背面，其腹段上加工横向定位孔24结构，背架支杆6上端用螺栓与横向定位孔24固定连接、其下端用螺栓固定在中心支架7下法兰板上，实施例采用12根背架支杆6支撑12块扇形板4，横向定位孔24的加工是在12块扇形板4拼装过程中经仪器测量定位后完成的，消除了工字形背筋23外形尺寸的加工误差，因此天线安装精度高。工字形背筋强度大，减少了背筋数量，减轻了天线重量，背架支杆6采用截面为60×40mm的矩形钢管加工成，工字型背筋23采用截面为工字形铝型材加工而成，中心支架7采用直径为289毫米的钢管与钢板、角钢焊接加工而成，中心支架7下法兰用螺栓与俯仰支臂8固定连接。

本实用新型俯仰箱体13两侧壁中心加工止口结构，用于固定安装俯仰齿轮轴承9，俯仰齿轮轴承9轴上固定安装俯仰支臂8，俯仰行星减速器21的输出齿轮与俯仰齿轮轴承9的齿轮啮合连接，俯仰行星减速器21的输入轴与俯仰电机22轴连接，俯仰电机22轴转动经俯仰行星减速器21变速后带动俯仰齿轮轴承9的轴转动，从而使俯仰支臂8作俯仰运动。俯仰行星减速器21、俯仰电机22安装在俯仰箱体13内，俯仰齿隙调整机构18一端用螺栓固定在俯仰箱体13上、另一端与俯仰行星减速器21固定连接，俯仰行星减速器21加工成小偏心安装结构，使俯仰行星减速器21输出齿轮与俯仰齿轮轴承9的齿轮啮合齿隙能够通过俯仰齿隙调整机构1 8进行调整，提高了啮合性和齿轮互换性，使俯仰精度调整更精确。俯仰箱体13底部通过转台用螺栓固定在方位齿轮轴承17轴端上，方位齿轮轴承17用紧固件固定安装在方位箱体20上下箱体上，方位行星减速器10输出齿轮与方位齿轮轴承17的齿轮啮合连接，方位行星减速器10的输入轴与方位电机11轴连接，方位电机11轴转动经方位行星减速器10变速后带动方位齿轮轴承17的轴转动，从而使其轴端上转动平台转动实现天线作方位运动。方位箱体20底部用螺栓固定在上段圆筒14上，方位行星减速器10、方位电机11用螺栓固定在上段圆筒14内，方位齿隙调整机构19一端用螺栓固定在方位箱体20上、另一端与方位行星减速器10固定连接，方位行星减速器10加工成小偏心安装结构，使方位行星减速器10输出齿轮与方位齿轮轴承17的齿轮啮合有3毫米齿隙，由方位齿隙调整机构19进行调整啮合之间齿隙距离尺寸，提高了啮合性和齿轮互换性，使方位精度调整更精确。上段圆筒14用螺栓固定在下段圆筒15上，实施例方位箱体20采用铸铁材料机加工而成，俯仰箱体13、俯仰支臂8采用钢板材料焊接加工而成，俯仰支臂8后端还安装配重钢板。方位俯仰齿轮轴承17、9均采用市售轴承制作。方位俯仰行星减速器10、21均采用市售NGW型行星减速器制作。方位俯仰齿隙调整机构19、18采钢板及钢棒材料自制加工而成。方位俯仰电机11、22均采用市售通用的伺服电机制作。上段下段圆筒14、15均采用钢板材料焊接加工而成。

本实用新型汇流环12为空腔结构，两端安装轴承，外壳用螺栓固定在上段圆筒14支架上，中心的空腔可使传输波导管穿过后与方位旋转关节16连接，俯仰电机22、及俯仰同步限位等连接线路通过汇流环12实现转动接触连接导电，实施例汇流环22采用市售通用汇流环部件制作。

本实用新型简要工作原理如下：天线工作时，外接的伺服控制器向方位俯仰电机11、22发送驱动指令，使天线产生方位和俯仰运动，天线同时发射和接收电信号。发射时，外接的发射机的高放将电信号转化为电磁波信号，通过第一、二波导2、5传输给馈源1，馈源1将电磁波发射到反射面上，反射面发射出的电磁波方向与天线指向目标一致，随天线的方位俯仰转动而变化。接收是发射的逆向过程，接收到的电磁波信号经外接的接收机转化为电信号，实现电信号的发射接收过程。

Claims (4)

1、一种高精度气象观测天线装置，它包括第一波导(2)、馈源支杆(3)、第二波导(5)、背架支杆(6)、中心支架(7)、俯仰支臂(8)、俯仰齿轮轴承(9)、方位电机(11)、汇流环(12)、俯仰箱体(13)、上段圆筒(14)、下段圆筒(15)、方位旋转关节(16)、方位齿轮轴承(17)、方位箱体(20)、俯仰电机(22)，其特征在于：还包括馈源(1)、扇形板(4)、方位行星减速器(10)、俯仰齿隙调整机构(18)、方位齿隙调整机构(19)、俯仰行星减速器(21)，其中第一波导(2)一端口与馈源(1)入端口用紧固件固定连接、另一端口与第二波导(5)一端口用紧固件固定连接，第二波导(5)另一端口通过俯仰旋转关节、波导管连接后再与方位旋转关节(16)固定连接，方位旋转关节(16)用螺栓固定在上段圆筒(14)底板上，第一波导(2)下端波导管用紧固件固定在扇形板(4)上端面上、馈源支杆(3)上端用紧固件与馈源(1)连接、下端用紧固件固定在扇形板(4)上端面上支撑馈源(1)，扇形板(4)上端部背面环向筋梁用紧固件相互连接、下端部用紧固件固定与中心支架(7)上法兰连接构成反射面结构，扇形板(4)背面纵向筋梁用紧固件与背架支杆(6)一端固定连接，背架支杆(6)下端用紧固件与中心支架(7)下法兰固定连接支撑扇形板(4)，中心支架(7)下法兰用紧固件与俯仰支臂(8)固定连接，俯仰箱体(13)两侧壁固定俯仰齿轮轴承(9)，俯仰齿轮轴承(9)轴上固定安装在俯仰中支臂(8)，俯仰行星减速器(21)输出齿轮与俯仰齿轮轴承(9)的齿轮啮合连接，俯仰电机(22)轴与俯仰行星减速器(21)输入轴连接，俯仰行星减速器(21)、俯仰电机(22)用螺栓安装在俯仰箱体(13)内，俯仰齿隙调整机构(18)一端用紧固件固定在俯仰箱体(13)上、另一端与俯仰行星减速器(21)固定连接，俯仰箱体(13)底部通过转台用螺栓固定在方位齿轮轴承(17)轴端上，方位齿轮轴承(17)安装在方位箱体(20)上，方位电机(11)轴与方位行星减速器(10)输入轴连接，方位行星减速器(10)输出齿轮与方位齿轮轴承(17)的齿轮啮合连接，方位行星减速器(10)、方位电机(11)用螺栓固定在上段圆筒(14)内，方位箱体(20)用螺栓固定在上段圆筒(14)上，方位齿隙调整机构(19)一端用螺栓固定在方位箱体(20)上、另一端与方位行星减速器(10)固定连接，上段圆筒(14)下端用螺栓与下段圆筒(15)固定连接，汇流环(12)为空腔结构，两端安装轴承，外壳用螺栓固定在上段圆筒(14)支架上。

2根据权利要求1所述的高精度气象观测天线装置，其特征在于：扇形板(4)背面纵向筋梁加工成工字形背筋(23)结构，工字形背筋(23)铆装在扇形板(4)背面，工字形背筋(23)腹板上加工横向定位孔(24)结构，背架支杆(6)用螺栓通过横向定位孔(24)与工字形背筋(23)固定连接。

3根据权利要求1或2所述的高精度气象观测天线装置，其特征在于：方位行星减速器(10)或俯仰行星减速器(21)加工成小偏心安装结构，方位行星减速器(10)或俯仰行星减速器(21)输出齿轮与方位齿轮轴承(17)或俯仰齿轮轴承(9)的齿轮啮合齿隙通过方位齿隙调整机构(19)或俯仰齿隙调整机构(18)调整。

4根据权利要求3所述的高精度气象观测天线装置，其特征在于：馈源(1)采用大口径90°平面波纹喇叭制作。

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